Transkranielle Gleichstromstimulation versus virtuelle Realität beim Gehen bei Kindern mit spastischer Diplegie

Zerebralparese (CP) wird durch eine Hirnverletzung im Frühstadium verursacht und betrifft 2 bis 3 Kinder von 1000 Lebendgeburten. CP wird in Abhängigkeit von den dominanten neurologischen Symptomen in verschiedene Subtypen eingeteilt: spastisch, dyskinetisch oder ataktisch. Epilepsie und geistige Behinderung sowie Sprach-, Hör- und Sehstörungen sind häufige Komplikationen [1]. spastische diplegische CP ist eine der häufigsten lebenslangen Entwicklungsstörungen, die durch großflächige Veränderungen der subkortikalen Gehirnaktivität mit einer reduzierten Aktivierung kortikospinaler und somatosensorischer Schaltkreise verursacht wird, was zu einer verminderten Aktivierung des zentralen Nervensystems während willkürlicher Aktivitäten führt.

Gangstörungen werden bei 90 % der Kinder mit spastischer diplegischer CP beobachtet, was auf diese verringerte kortikale Erregbarkeit zurückzuführen ist und durch Spastik der unteren Extremitäten, übermäßige Muskelschwäche, eingeschränkte Gelenkbeweglichkeit und schlechte Koordination und Balance verstärkt wird. Insbesondere Kinder mit CP haben neben anderen betroffenen raumzeitlichen Gangparametern eine reduzierte Ganggeschwindigkeit, Kadenz und Schrittlänge. Die Internationale Klassifikation für Funktionsstörungen und Gesundheit betrachtet Veränderungen der räumlichen und zeitlichen Merkmale des Gangs als wichtige Prädiktoren für eine schlechte Funktion und Teilhabe am Gemeinwesen. Darüber hinaus sind geduckter Gang, Scherengang und andere atypische Gangmuster in dieser Population häufig, was die kinematischen und kinetischen Eigenschaften des Gangs weiter beeinflusst und zu metabolisch teurer Fortbewegung, hohem Sturzrisiko und langfristigen Verletzungen des Bewegungsapparates führt. Bei Kindern mit spastischer diplegischer CP besteht das primäre Ziel der Rehabilitation darin, die Mobilität und angemessene Gehmuster mit oder ohne externe Hilfe zu erleichtern. Die Verbesserung der räumlich-zeitlichen und kinetischen Eigenschaften des Gangs würde die Gangfunktion verbessern, die Gangeffizienz erhöhen und das Risiko einer langfristigen Behinderung verringern. Im Gegenzug würde es diesen Kindern ermöglichen, an mehr Aktivitäten des täglichen Lebens, sinnvollen Interaktionen mit Familie und Gesellschaft und der Erkundung der Umwelt teilzunehmen sowie ihre körperliche Entwicklung zu verbessern.

In der aktuellen Studie betrachteten die Forscher zwei technologiegetriebene Strategien, die potenziell auf Gangstörungen abzielen und die Gangfunktion bei Kindern mit CP verbessern könnten: virtuelle Realität (VR) und transkranielle Gleichstromstimulation (tDCS). Beide Interventionen wurden auf ihr therapeutisches Potenzial mit gemischten Ergebnissen untersucht, insbesondere bei Kindern. Insbesondere kann VR reale Aktivitäten simulieren und gleichzeitig Wiederholungen, erweiterte sensorische Eingaben und Rückmeldungen sowie Fehlerreduzierung/-erweiterung bereitstellen, um die Motivation während des Rehabilitationsprozesses zu steigern. Als Trainingsinstrument bietet VR eine visuelle Wahrnehmungsstimulation, die sich aus dynamischen Kontextänderungen ergibt, die bei der Ausführung regulierter Übungen helfen können, während sie gleichzeitig Konzentration und zusätzliche posturale Kontrolle erfordern. Neuroimaging-Studien deuten darauf hin, dass VR das Lernen und die Erholung erleichtern kann, indem sie die kortikale Reorganisation und die neurale Plastizität stimuliert. Frühere Forschungen haben VR als therapeutisches Instrument für Kinder eingesetzt, um das Gleichgewicht, die Gehgeschwindigkeit und/oder die Distanz zu verbessern sowie die körperliche Aktivität zu fördern. Es hat sich gezeigt, dass zusätzliche VR-Therapien die funktionelle Leistung bei Aktivitäten wie Kniebeugen, Stehhaltung und Energieverbrauch verbessern. Mit der Kommerzialisierung von VR-bezogenen Produkten wie der Nintendo Wii sind viele virtuelle Spiele für den Heimgebrauch leicht verfügbar. Diese Spiele sind oft darauf ausgelegt, Gleichgewicht, Körperhaltung und dynamische Bewegungen herauszufordern und zu trainieren, die allesamt entscheidende Faktoren für das Gehen sind. Daher kann die VR-basierte Rehabilitation einen einzigartigen, zugänglichen therapeutischen Ansatz bieten, um Gangstörungen zu reduzieren und die dynamische Funktion zu verbessern.

Im Gegensatz dazu ist tDCS eine Neuromodulationstechnik, die sich auf die Optimierung bestehender Nervenbahnen konzentriert, um die durch Rehabilitation erzielten funktionellen Gewinne zu verlängern und/oder zu verbessern. tDCS wird entweder durch anodische oder kathodische Stimulation angewendet, was einer Erregung bzw. Hemmung der stimulierten Hirnareale entspricht. Die anodische Stimulation erhöht die kortikale Erregbarkeit durch Depolarisation, was ein spontaneres Zellfeuern ermöglicht, während die kathodische Stimulation durch Hyperpolarisation eine hemmende Wirkung hat. Funktionell bedeutet dies, dass die Anwendung von tDCS die Aktivität in dem Bereich des Gehirns beeinflusst, auf den es abzielt. Frühere Untersuchungen deuten darauf hin, dass ein gehemmter kortikaler Input in den Corticospinaltrakt eine mögliche Ursache für eine erhöhte Spastik bei CP ist, daher ist es vernünftig vorherzusagen, dass eine anodische Stimulation diese Symptome bei Personen mit spastischem CP lindern würde. Die neurophysiologischen Wirkungen anodischer tDCS können durch diese Erhöhung der kortikalen Aktivität auch das motorische Lernen potenzieren, was auf die Behandlung aller Subtypen von CP anwendbar ist. Diese Vorteile können sich auch in einem funktionell verbesserten Gang niederschlagen.